Статья под названием «Новые черепные имплантаты из оксида циркония, стабилизированного иттрием как акустическое окно для ультразвуковой терапии мозга», была опубликована сегодня в журнале Advanced Healthcare Materials. Гильермо Агилар, профессор и заведующий кафедрой машиностроения в инженерном колледже Борнса UCR, и Хавьер Э. Гарай, профессор машиностроения и аэрокосмической инженерии в инженерной школе Джейкобса Калифорнийского университета в Сан-Диего, руководили проектом с исследователями из Centro de Investigacion y de Estudios Avanzados. (CINVESTAV) дель Instituto Politecnico Nacional (IPN), в Мехико. Настоящая статья расширяет работу, проводимую в рамках международного междисциплинарного проекта UCR «Окно в мозг», партнерства с Калифорнийским университетом в Сан-Диего и тремя исследовательскими институтами в Мексике.
Ультразвук — звуковые волны, которые имеют более высокую частоту, чем те, которые слышны людям, — можно использовать для лечения различных заболеваний мозга, включая болезни Альцгеймера и Паркинсона. Ультразвук также можно использовать для уничтожения раковых клеток, растворения тромбов во время инсульта и открытия гематоэнцефалического барьера для улучшения доставки лекарств.Однако человеческий череп, называемый черепом, имеет толщину от 2 до 8 мм и относительно плотный, что означает, что большинство звуковых волн отражаются или поглощаются до того, как попадают в мозг.
Чтобы помочь врачам доставлять терапевтические звуковые волны в мозг, команда разработала и протестировала прозрачный керамический материал, который можно использовать для замены части черепа и который позволяет легко и целенаправленно передавать ультразвуковые волны в мозг. Материал, представляющий собой новую разновидность керамического материала, стабилизированного оксидом иттрия (YSZ), является непористым, что позволяет проходить нефокализованным ультразвуковым волнам низкой интенсивности.Керамические материалы являются многообещающими, поскольку они биосовместимы, чрезвычайно тверды и устойчивы к разрушению, что делает их идеальными для имплантатов. Команда ранее разработала материал для черепных имплантатов YSZ для лазерной терапии, который уже проходит доклинические испытания.
Текущий материал может использоваться как для ультразвукового, так и для лазерного лечения.«Эти материалы уже используются в зубных коронках и заменах тазобедренного сустава, и наша команда работает над расширением их применения для диагностики и лечения широкого спектра патологий головного мозга и неврологических расстройств», — сказал Агилар.
«Разработка оптически и радиочастотного прозрачного черепного имплантата уже была захватывающим достижением, и мы продолжаем работать над тем, чтобы сделать этот имплантат реальностью. Теперь, доказательство того, что через имплант может передаваться ультразвук, может еще больше расширить его терапевтические возможности».Гарай из UCSD, который ранее возглавлял Программу материаловедения и инженерии UCR, сказал, что результаты могут расширить область применения диоксида циркония, материала, который иногда называют «керамической сталью» из-за его универсальности.«Важно понимать, что диоксид циркония, который мы разработали, хорошо подходит для этого применения, потому что мы разработали его так, чтобы он имел низкую пористость.
Пористость, распространенный дефект керамики, производимой традиционными методами, значительно ухудшает передачу ультразвука, как мы показываем в этой статье», — говорит Гарай. сказал.Помимо Агилара и Гарая, участниками являются: Марио Гутьеррес, научный сотрудник группы Агилара во время этого проекта, а теперь научный сотрудник КОНАСИТ в Национальном институте реабилитации, Поддирексион де Investigacion Tecnologica (DIIM) в Мехико, который является первым автором на бумаге; профессора Лоренцо Лейха и Артуро Вера, исследователи CINVESTAV del IPN в Мехико; и Элиас Пенилла, научный сотрудник Калифорнийского университета в Сан-Диего, который завершил эту работу в качестве аспиранта в UCR.
Управление коммерциализации технологий UCR подало заявку на патент на вышеупомянутые изобретения.